Trò Chuyện Với Trịnh Xuân Thuận (phần 10) - VnExpress

Còn có những cuộc tấn công nào khác chống lại lý thuyết Big Bang không?

Không trực tiếp chống lại chính Big Bang, mà chống lại cột trụ lý thuyết của nó, đó là thuyết tương đối rộng của Einstein. Một trong những tiền đề cơ bản của thuyết này là không có gì có thể chuyển động nhanh hơn ánh sáng. Nhưng có một phát hiện bất ngờ đã làm cho nhiều nhà khoa học phải thốt lên ngạc nhiên: trong một số thiên hà vô tuyến, những chuyển động được mệnh danh là siêu ánh sáng dường như đã vượt quá 300.000km/s. May thay, đó chỉ là báo động giả, hiện tượng này chẳng qua chỉ là hiệu ứng của ảo ảnh quang học mà người ta có thể dễ dàng giải thích bằng những vận tốc nhỏ hơn vận tốc ánh sáng.

Thuyết tương đối rộng cũng dựa trên giả thuyết về tính không đổi của hằng số hấp dẫn, nó không biến thiên trong không gian cũng như trong thời gian. Nhà vật lý người Anh Paul Dirac đã đưa ra một lý thuyết theo đó lực hấp dẫn trở nên yếu dần theo thời gian. Chỉ cần quan sát chuyển động của các hành tinh là đủ thấy rằng không có chuyện như vậy, bởi vì nếu lực hấp dẫn giữ cho các hành tinh ở trên quỹ đạo của chúng xung quanh Mặt Trời bị yếu đi thì chúng sẽ ngày càng đi ra xa dần Mặt Trời, nhưng thực tế đã không phải như vậy.

Vậy thì phải chăng ngày hôm nay lý thuyết Big Bang đã được xác nhận là lý thuyết cuối cùng?

Trong khoa học không bao giờ có cái gì là cuối cùng cả. Một quan sát mới có thể lúc này hoặc lúc khác sẽ đòi hỏi phải xét lại lý thuyết đó. Toàn bộ lý thuyết cần phải dựa trên các quan sát và sự phù hợp của lý thuyết với các phép đo và quan sát sẽ quyết định lý thuyết đó có dùng được hay không.Nếu không thế, thì sẽ quá dễ dàng nói những chuyện nhảm nhí! Vũ trụ học hiện đại khác với Vũ trụ học cổ đại bởi vì nó không chỉ dựa trên các giải thích siêu hình mà còn dựa trên các quan sát thiên văn. Lý thuyết Big Bang sở dĩ cho tới nay đã tập hợp được đại đa số các nhà khoa học bởi vì nó giải thích được những quan sát rất khác nhau như chuyển động ra xa nhau của các thiên hà, sự tồn tại bức xạ hóa thạch của Vũ trụ và thành phần hóa học của các ngôi sao và thiên hà. Đó là một lý thuyết được phú cho sức khỏe tráng kiện có khả năng chống chọi được rất nhiều cuộc công kích và cho tới tận khi chuyển sang một cấp độ mới thì nó vẫn còn là sự mô tả vũ trụ tốt nhất.

Năm 1989, một vệ tinh có tên là COBE (Cosmic Background Explore – vệ tinh khám phá bức xạ nền của Vũ trụ) đã được đưa lên quỹ đạo để nghiên cứu bức xạ hóa thạch. Những quan sát của COBE chỉ có thể hiểu được nếu như trong quá khứ của mình Vũ trụ đã cực nóng và đặc. Và chỉ có lý thuyết Big Bang mới giải thích được trạng thái đó một cách tự nhiên. Khi tiến hành lập bản đồ bức xạ hóa thạch theo tất cả các hướng trên bầu trời. Thực vậy, bức xạ hóa thạch – tức lượng nhiệt còn lại từ ngọn lửa Sáng thế, có niên đại vào thời kỳ mà Vũ trụ mới được 300.000 năm tuổi. Thậm chí với những kính thiên văn mạnh nhất, chúng ta cũng không bao giờ mon men tới được thời kỳ trước 300.000 năm sau Big Bang, bởi lẽ Vũ trụ trẻ khi đó còn hoàn toàn không trong suốt. Vũ trụ lúc đó nhung nhúc những electron tự do, chúng ngăn cản việc truyền ánh sáng. Chỉ tới năm thứ 300.000 thì các electron mới mất tự do vì chúng liên kết với các proton để trở thành nguyên tử hiđrô. Một khi đã bị cầm tù như vậy, các lectron không còn cản trở ánh sáng lưu thông trong Vũ trụ nữa. Vũ trụ trở nên trong suốt và các kính thiên văn của chúng ta mới có thể truy nhập vào được. Hình ảnh của Vũ trụ vào năm 300.000 sau Big Bang hé mở ra một sự kiện cực kỳ đáng lưu ý: bức xạ hóa thạch không hoàn toàn đồng nhất (tức là không như nhau tại mọi điểm trong không gian) và không đẳng hướng (tức là không như nhau theo mọi hướng), mà lại có những thăng giáng nhỏ về nhiệt độ, cỡ một phần trăm triệu độ. Các nhà vật lý thiên văn nghĩ rằng những điểm bất thường đó chính là những hạt giống thiên hà mà sau này sẽ nảy mầm và cho ra đời các thiên hà, các ngôi sao, các hành tinh và chính con người.

Phát hiện này của COBE về các hạt giống thiên hà đã tạo ra một chiến thắng ròn rã nữa của lý thuyết Big Bang. Không có những điểm bất thường này, sẽ không thể có các cấu trúc trong Vũ trụ và chúng ta cũng sẽ không có mặt ở đây để nói về nó. Nếu một ngày nào đó lý thuyết Big Bang được thay thế bởi một lý thuyết tinh xảo hơn, thì lý thuyết mới này cũng sẽ phải gộp vào trong nó những thành công của lý thuyết Big Bang theo cách hệt như lý thuyết Einstein đã gộp vào trong nó những thành công của lý thuyết Newton.

Mới đây trên báo chí xuất hiện các tít rất giật gân thông báo về cái chết của lý thuyết Big Bang. Nhưng hoàn toàn không phải như vậy. Tất nhiên vẫn còn có những điểm mà lý thuyết này chưa giải thích được, chẳng hạn như sự hình thành các thiên hà và tấm thảm Vũ trụ vĩ đại do chúng dệt nên, nhưng những khiếm khuyết đó còn xa mới lật đổ được lý thuyết này. Bởi vì làm như thế cũng chẳng khác gì đòi hỏi phải xét lại lý thuyết về sự hình thành Trái Đất vì người ta không tiên đoán được chính xác thời tiết.

Vậy có thường xảy ra chuyện một lý thuyết phải xem xét lại vì một phát minh mới không?

Khá thường xuyên và hơn nữa còn là điều may mắn vì có như thể khoa học mới phát triển được. Sự tác động qua lại giữa lý thuyết và quan sát trực tiếp là một động lực, nhất là đối với thiên văn học, một khoa học dựa nhiều nhất vào sự quan sát. Quan sát gợi ý ra một lý thuyết và lý thuyết này được củng cố nhờ những quan sát mới khẳng định tính đúng đắn của nó. Trái lại, nếu một phát minh bác bỏ lý thuyết, thì cần phải sửa đổi lại lý thuyết hoặc thay nó bằng một lý thuyết khác.

Còn nữa

Cuốn sách Trò chuyện với Trịnh Xuân Thuận có tên gốc là Một nhà vật lý thiên văn, hay Cuộc trò chuyện của Trịnh Xuân Thuận với nhà báo Jacques Vauthier. Sách do Phạm Văn Thiều dịch, Nhà xuất bản Trẻ và Tạp chí Tia sáng phối hợp phát hành năm 2001.